Грибы. Спорообразование - это процесс образования спор

Бактерии – это обширная и разнообразная группа микроорганизмов.

Величина бактерий измеряется микронами и колеблется от 0,15 до 40 микрон.

Термин «бактерии» происходит от слова «bacterion » - палка. Этот термин может применяться в широком значении, как класс микроорганизмов, и в узком смысле – палочки, не образующие спор.

Термин «бацилла» означает, что палочка образует сору и по типу дыхания (биологического окисления) относится к факультативным анаэробам. Если же образующие спору бактерии, по типу дыхания относятся к облигатным (строгим) анаэробам, то они называются «клостридиями».

Большинство бактерий – это одноклеточные, лишенные хлорофилла, организмы шаровидной, палочковидной или извитой формы, относящиеся к прокариотам.

Самая распространенная форма бактерий – палочковидная. Палочковидные бактерии различаются по форме, величине в длину и ширину, по форме концов клетки, а также по взаимному расположению. Палочковидные бактерии бывают короткими тонкими (возбудитель туляремии – Francisella tularensis ), короткими толстыми, их называют коккобактериями (возбудитель бруцеллеза – Brucella melitensis ), длинными с обрубленными концами (возбудитель сибирской язвы – Bacillus anthracis ), с закругленными концами (возбудитель столбняка – Cl.tetani , возбудитель брюшного тифа – Salmonella typhi ) и с заостренными концами (возбудитель гнгойно – воспалительного процесса – Fusobacterium gonidiaformas). Встречаются также бактерии с булавовитдными утолщениями на концах (возбудитель дифтерии – Corinebacterium diphteriae ).

По взаимному расположению палочковидные бактерии распределяются на три подгруппы: располагающиеся по длине парно (Klebsiella pneumoniae –возбудитель пневмонии Фридлендера); образующие цепи различной длины (Bac.anthracis, Haemophilus ducrey – возбудитель мягкого шанкра) и располагающиеся без определенной системы (Salmonella typhi, Ps.aeruginosa - синегнойная палочка, E.coli – кишечная палочка, Pr.vulgaris – протей и многие другие).

Общее число палочковидных бактерий значительно больше, чем кокковидных.

Шаровидные бактерии (coccus – кокк, шарообразный организм) по форме бывают сферические, эллипсовидные, бобовидные и ланцетовидные.

По расположению особей а плоскости при делении кокки подразделяются на:

Сафилококки (Staphyle – виноградная гроздь) – кокки, которые размножаются в трех плоскостях в неограниченном количестве (Staphylococcus aureus ).

Стрептококки (Strepto – цепочка) – это такие кокки, которые делятся в одой плоскости и располагаются цепочками различной длины (Streptococcus pyogenes).

Диплококки (Diplos – двойной) – кокки, соединенные по две особи, делятся в одной плоскости (Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitides ).

Тетракокки (Tetra – четыре) – кокки, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных направлениях одной плоскости и располагаются по четыре (Aerococcus virildans ). Среди тетракокков очень редко встречаются представители, способные вызвать у человека инфекционное заболевание.

Сарцины (Sarcio – связываю) – представляют собой кокковые формы, делящиеся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Располагаются по 8, 16 и более клеток (Sarcina ureo ).

Микрококки (Micrococcus – маленький кокк) – характеризуются одиночным или беспорядочным расположением (Micrococcus aerogenes ).

К группе извитых бактерий относятся вибрионы – слегка изогнутые клетки, имеющие один завиток, не превышающий одной четверти оборота спирали. Среди вибрионов есть представители не патогенные для человека, обитающие во многих пресных водоемах, а также патогенные для человека, в том числе и возбудители холеры (Vibrio cholerae, Vibrio el Tor ).

Форма бактерий представляет определенное соотношение ее поверхности и объема. Форма не является абсолютной, неизменяемой, так же, как и размеры микробной клетки. Они изменяются под влиянием самых различных факторов.

Морфологические изменения повсеместно встречаются у многих видов бактерий в результате изменения среды их обитания, влияния различных факторов (температуры, питательных веществ, рН среды, концентрации солей, химических веществ, продуктов метаболизма, лекарственных препаратов, дезинфицирующих веществ, защитных сил макроорганизма и пр.).

Однако, при определенных относительно стабильных условиях, микробы сохраняют присущие данному роду и виду размеры и форму, приобретенные в процессе длительной эволюции.

Несмотря на внешнюю простоту устройства бактериальной клетки, она представляет собой очень сложный организм.

Разные методы исследований позволили выявить внешние и внутренние структуры у бактерий.

К поверхностным (внешним) структурам бактериальной клетки относятся капсула, жгутики, ворсинки, которые не являются обязательными структурами для всех клеток, а также обязательные – клеточная стенка и располагающаяся под ней цитоплазматическая мембрана .

Внутренняя структура бактериальной клетки представлена цитоплазмой , в которой находятся нуклеотид, рибосомы и мембранные образования – мезосомы . У многих бактерий в цитоплазме находятся включения . В цитоплазме некоторых бактерий происходит процесс спорообразования.

Жгутики – тонкие эластичные нити, достигающие значительной длины (иногда в 20 – 30 раз превосходящей длину тела микроба), являются органами движения бактерий. Жгутики имеются у многих грамположительных и грамотрицательных бактерий. В зависимости от количества и расположения жгутиков бактерии подразделяются на:

1.Монотрихи (Monotrichia ), имеющие один жгутик на одном из полюсов клетки (V.cholerae, Campylobacter fetus, Ps.aeruginosa ).

2.Лофотрихи (Lophotrichia ), у которых пучок жгутиков располагается на одном из полюсов клетки (V.buccalis ).

3. Амфитрихи (Amphitrichia ), у которых жгутики расположены на обеих полюсах клетки (Bact.alcaligenes ).

4.Перитрихи (Peritrichia ) – бактерии, имеющие жгутики, расположенные по всей поверхности клетки (Proteus vulgaris, Sal.typhi, E.coli, Cl.tetani ).

Активное движение бактерий происходит в результате вращательных движений жгутиков и обуславливается движением белка – флагеллина, содержащегося в жгутиках.

Характер движения бактерий зависит от числа и расположения жгутиков, возраста и свойств культуры, температуры среды, наличия химических веществ, физических факторов, рН среды и пр.

Ворсинки (реснички, фимбрии, пили) – тонкие полые нитевидные образования белковой природы (длиной 0,3 10 мкм, толщиной до 10 нм.), не являющиеся органами движения. Имеются у многих (но не у всех) бактерий и обеспечивают прилипание микробов к тканевой клетке. Выявлено девять разновидностей ворсинок.

Капсула – в большинстве случаев слизистое образование полисахаридной природы с большим содержанием воды. В зависимости от толщины и строения различают микро- и макрокапсулу. Микрокапсулу можно обнаружить только с помощью электронного микроскопа.

Макрокапсула не является обязательным структурным элементом микробной клетки. Ее образование зависит от среды, в которой находятся бактерии, и от свойств микроба, сформировавшихся в процессе эволюционного развития микроорганизма.

Некоторые из них образуют макрокапсулу только в организме человека или животного (Bac.anthracis, Str.pneumoniae, Cl.perfringens ), другие сохраняют ее постоянно (Kl.pneumoniae ). Для некоторых видов характерно образование капсулы общей для нескольких особей (Bac.anthracis, Kl.rhinoscleromatis, Azotobacter chroococcum ).

Благодаря тому, что капсула на 98% состоит из воды, она служит как бы защитным осмотическим барьером против притока большого количества жидкости и против высушивания. Капсула защищает бактерии от фагоцитоза, антител, бактериофагов, является фактором патогенности.

Капсула может быть утрачена клеткой без потери ее жизнеспособности, хотя роль ее в защите бактерий очень существенна.

Бактерии, образующие капсулу внутри макроорганизма, при выделении в окружающую среду, спустя два часа прекращают ее продуцировать.

Клеточная оболочка – тонкая отчетливо очерченная, относительно плотная и достаточно жесткая структура, располагающаяся непосредственно под слизистым слоем или капсулой. Выполняет очень важную роль. Нарушение ее целостности обуславливает глубокие нарушения физиологического состояния клетки.

Химический состав клеточной оболочки, прочность и толщина различны у разных видов бактерий.

Клеточная оболочка – это сложная структура, состоящая из клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. Оболочка придает бактериальной клетке определенную форму, с ней связаны такие свойства клетки, как поверхностное натяжении, электрический заряд и осмотическое давление.

Клеточная стенка – структура, в состав которой входит муреин – гликопептид и тейхоевые кислоты. От особенностей структуры муреина зависит способность микробной клетки окрашиваться и удерживать анилиновый краситель, что и легло в основу методики окраски микроорганизмов по методу Грама.

Цитоплазматическая мембрана – ограничивает цитоплазму бактериальной клетки и представляет осмотический барьер, через который поступают питательные вещества и выделяются продукты обмена.

Цитоплазма – основная масса тела бактериальной клетки. Представляет собой сложное коллоидное вещество с высокой плотностью. Основные ее компоненты – вода, белки, ферменты, РНК и ДНК, органические и неорганические вещества. В цитоплазме содержатся нуклеоид, рибосомы, мезосомы, различные включения, плазмиды.

Нуклеоид под электронным микроскопом выглядит как структура неправильной формы. У нуклеоида нет ядерной мембраны, нет ядрышка, нет ядерных белков – гистонов. Нуклеоид состоит из одной хромосомы кольцевой структуры. Хромосома состоит из одной молекулы ДНК, участвующей в передаче наследственной генетической информации.

Рибосомы состоят из белка и РНК. В них происходит синтез белка клетки. В цитоплазме клетки содержится до 5 тысяч рибосом. При процессах синтеза белка рибосомы укрупняются, образуя полирибосомы.

Мезосомы бактерий являются производными цитоплазматической мембраны клетки, имеют различное строение и различную форму. Мезосомы участвуют в процессах деления клетки, спорообразования, синтеза материала для клеточной стенки, энергетического обмена.

В цитоплазме находятся также и гранулы различных веществ (гликоген, хроматин, крахмал, капельки жира, жидкая сера, волютин и пр.). Откладываются включения в цитоплазме при хорошем питании и замедленном размножении. В одних случаях включения являются продуктами обмена бактериальной клетки, в других – запасом питательных веществ.

Споры бактерий – это внутриклеточные образования круглой или овальной формы, устойчивые к высоким температурам, дезинфицирующим веществам, антибиотикам и другим факторам окружающей среды.

Образование споры для бактерий является фактором сохранения вида в неблагоприятных условиях (изменение температуры, рН среды, недостаток питательных веществ, присутствие токсинов и пр.).

Спорообразованием обладают многие палочковидные бактерии из семейства Bacillaceae , родов Bacillus и Clostridium (Bac.subtilis, Bac.anthracis, Cl.tetani, Cl.perfringens и др.). Спорообразование у кокков и извитых форм наблюдается крайне редко (Sarcina lutea, Planasarcina ureae, Vibrio desulfuricus, Spirillum amiliferum ).

Спорообразование у возбудителей, патогеннх для человека или животных, начинается спустя два часа после прекращения контакта микробов с живым макроорганизмом (гибель макроорганизма или выделение микроба из макроорганизма в окружающую среду).

При культивировании спорообразующих микробов в лабораторных условиях на питательных средах, процесс спорообразования начинается при старении культуры, накопления метаболитов, подсыхания питательной среды и истощения в ней питательных веществ.

Способность к спорообразованию учитывается при определении видовой принадлежности микроба, при выборе методов обеззараживания предметов окружающей среды, в пищевой и текстильной промышленности, в медицине и ветеринарии.

Процесс формирования споры длится 18 – 20 часов. Вместо вегетативной формы появляется спора, составляющая примерно 0,1 часть материнской клетки. Благодаря толщине оболочки и плотности содержимого, споры обладают повышенной устойчивостью к факторам внешней среды. Они выдерживают в сухом состоянии 1700 по Цельсию в течение двух часов. Споры могут годами сохраняться в неблагоприятных условиях. При попадании в благоприятные условия споры очень быстро (в течение 4 – 5 часов) прорастают в вегетативную клетку.

Споры различных видов бактерий различаются по форме, размерам и расположению в клетке.

По характеру и локализации в теле микробной клетки споры могут располагаться центрально (Bac.subtilis, Bac.mesentericus), терминально (Cl.tetani ) и субтерминально (Cl.botulinum ). У одних видов бактерий диаметр спор превышает поперечник бактериальной клетки (Cl.perfringens, Bac.subtili ), у других нет (Bac.anthracis ).

Спорообразование бактерий

Некоторые виды палочковидных бактерий (род Bacillus и род Clostridium) способны образовывать споры. Спорообразование индуцируется неблагоприятными условиями среды (изменением температуры, недостатком питательных веществ, накоплением токсичных продуктов обмена, изменением рН, понижением содержания влаги и т.д.). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, спорообразование не является обязательной стадией развития спорообразующих бактерий.

В клеткевсœегда образуется толькоодна спора.

Основными стадиями спорообразования являются:

1. Подготовительная стадия. Процессу предшествует перестройка генетического аппарата клетки: ядерная ДНК вытягивается в виде нити и концентрируется у одного из полюсов клетки либо в центре исходя из вида бактерий. Эта часть клетки принято называть спорогенной зоной.

2. Образование проспоры. В спорогенной зоне происходит обезвоживание и уплотнение цитоплазмы и обособление этой зоны с помощью перегородки, образующейся из цитоплазматической мембраны.

Проспора – структура, располагающаяся внутри клетки и отделœенная от нее двумя мембранами.

3. Формирование оболочек споры. Между мембранами формируется кортикальный слой (кортекс), сходный по составу с клеточной стенкой вегетативной клетки. Помимо пептидогликана – муреина, в кортексе содержится кальциевая соль дипиколиновой кислоты, которая синтезируется клеткой в процессе спорообразования. Далее сверху мембраны синтезируется оболочка споры, состоящая из нескольких слоев. Число и строение слоев различны у разных видов бактерий. Оболочка малопроницаема для воды и растворенных веществ и обеспечивает большую устойчивость спор к внешним воздействиям

4. Выход споры из клетки. После созревания споры разрушается оболочка, и спора выходит наружу.

Процесс спорообразования длится несколько часов.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, спора – это обезвоженная клетка, покрытая многослойной оболочкой, в состав которой входит кальциевая соль дипиколиновой кислоты. Основной особенностью бактериальных спор является их высокая термоустойчивость.

Попадая в благоприятные условия, спора прорастает. Процесс превращения споры в растущую (вегетативную) клетку начинается с поглощения воды и набухания. При этом происходят глубокие физиологические изменения: усиливается дыхание и активизируются ферменты. В данный же период спора теряет свою термоустойчивость. Далее внешняя оболочка ее разрывается, и из образовавшейся структуры формируется вегетативная клетка.

Спорообразование бактерий - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Спорообразование бактерий" 2017, 2018.

В природе существуют бактерии, обладающие уникальным свойством образовывать споры. Как происходит этот процесс, читатель узнает, прочитав статью.

Споры

Споровые бактерии более устойчивы к замораживанию, высушиванию, длительному или кратковременному кипячению, воздействию химических веществ. Существуют вегетативные формы образования бактерий и спорообразование. Примеры последних: возбудители таких заболеваний, как сибирская язва, ботулизм, столбняк и некоторые виды сапрофитных обитателей почвы, которых можно обнаружить в навозе.

Прорастание

Когда оболочка споры попадает в благоприятную для нее среду, она начинает набухать. Этот процесс происходит до тех пор, пока оболочка полностью ни разрушится. В то время, когда ткань оболочки разрывается, через этот крупный порыв молодая клетка и попадает во внешнюю среду.

Таким способом спора прорастает в аэробных бактериях. Анаэробные бактерии при спорообразовании не теряют внешнюю клеточную оболочку. С внешней средой спора не соприкасается, ее контакт происходит с клеточной оболочкой. Когда возникают благоприятные условия, питательные вещества внутрь клетки попадают через чехол. Спора начинает прорастать.

Бактерии и продукты

Спорообразование у бактерий нежелательно при переработке и хранении отдельных продуктов. Если этот процесс происходит, бороться с микроорганизмами будет трудно. Для уничтожения спор в консервах, например, продукт нужно стерилизовать, что намного снизит его качество. Чтобы надолго сохранить молоко, его стерилизуют, а это приводит к потере первоначальных свойств и витамина А. К сведению: температура нагревания при стерилизации - 120 градусов.

При пастеризации, чтобы максимально сохранить питательные вещества, молоко нагревают всего до 80-90 градусов. Это сказывается на сроке хранения: молоко быстро портится, так как при пастеризации споры не умирают, а наоборот, при они прорастают и начинают быстро размножаться, из-за чего и портится продукт.

Бактерии в процессе эволюции приспособились к выживанию в самых неблагоприятных условиях окружающей среды и сохранили наследственную информацию путем образования спор. Споры бактерий образуются внутри клетки. Весь процесс прорастания (спорообразование) длится 18 — 20 часов. В ходе этого процесса в клетке бактерии изменяется целый ряд биохимических процессов. В спорообразном состоянии бактерии могут находиться длительное время — сотни лет. При благоприятных условиях внешней среды споры прорастают. Процесс прорастания длится 4 — 5 часов.

Спорообразование происходит, когда:

• истощается питательный субстрат,
• отмечается недостаток углерода и азота,
• накапливается во внутренней среде клетки ионы калия и марганца,
• изменяется уровень кислотности среды и др.

Рис. 1. На фото спора внутри бактериальной клетки (фото сделано в свете электронного микроскопа — ЭМ).

Какие бактерии способны к спорообразованию

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они относятся к семейству Bacillaceae и представлены родом клостридиум Clostricdium, родом бациллюс (Bacillus) и родом десульфотомакулум (Desulfotomaculum). Все они грамм положительные анаэробные бактерии.

Род клостридиум насчитывает более 93 видов бактерий. Все они образуют споры. рода клостридиум вызывают , легочную гангрену, являются виновниками осложнений после абортов и родов, тяжелых токсикоинфекций, в том числе ботулизма. Споры бактерий этого вида превышают диаметр вегетативной клетки.

Род бациллюс насчитывает более 217 видов бактерий. Патогенные бактерии рода бациллюс вызывают ряд заболеваний у человека и животных, в том числе пищевые токсикоинфекции и сибирскую язву. Споры бактерий этого вида не превышают диаметр вегетативной клетки.

Рис. 2. На фото бактерии рода клостридиум. Слева — клостридии перфингенс. Являются возбудителями пищевой токсикоинфекции и газовой гангрены. Справа — клостридии ботулинум. Бактерии вызывают тяжелую пищевую токсикоинфекцию — ботулизм.

Рис. 3. На фото возбудитель сибирской язвы. Bacillus anthracis род Bacillus – крупная, неподвижная, с обрубленными концами (слева) и бактерия в спорообразном состоянии (справа).

Спорообразование у бактерий

Подготовительный этап

Перед образованием самой споры в вегетативной бактериальной клетке снижается уровень метаболизма, прекращается репликация ДНК, в спорогенной зоне локализуется один из нуклеотидов, начинает синтезироваться дипиколиновая кислота.

Образование спорогенной зоны

Образование спорогенной зоны начинается с уплотнения участка цитоплазмы, в котором расположен нуклеотид (проспора ). Изолирование спорогенной зоны происходит с помощью цитоплазматической мембраны, которая начинает врастать внутрь клетки.

Образование проспоры и споры

Между внутренним и наружным слоем мембраны образуется кортекс. Один из его компонентов — дипиколиновая кислота, которая обуславливает термоустойчивость споры.

Сторона мембраны, обращенная наружу, покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Обладает гидрофобностью.

Созревание споры

В период созревания споры заканчивается формирование всех ее структур. Спора приобретает термоустойчивость. Она принимает определенную форму и занимает особое положение в клетке. После полного созревания споры происходит аутолизис клетки.

Рис. 4. На фото видна образованная спора, по периферии которой находятся остатки цитоплазмы.

Рис. 5. На фото слева видна только что образованная спора (А), по периферии которой находится остатки цитоплазмы. Далее цитоплазма отмирает. На фото справа (В) спора, очищенная в лабораторных условиях.

Рис. 6. На фото вверху стадии спорообразования — от образования спорогенной зоны до полного формирования и лизиса остатков клетки. На фото внизу спора с лентовидными выростами. О — ее внешняя оболочка, К — кортекс, С — внутренняя часть.

Кортекс

Кортекс защищает спору от ферментов, которые в большом количестве продуцируются клеткой на завершающем этапе спорообразования. Их предназначение — полностью разрушить материнскую вегетативную клетку. При отсутствии кортекса споры бактерий лизируются. Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая обеспечивает термостабильность

Внутренняя сторона кортекса прилегает к внутренней стороне цитоплазматической мембраны. В период прорастания споры кортекс трансформируется в клеточную стенку вегетативной клетки.

Оболочка споры (экзоспориум)

Сторона цитоплазматической мембраны, обращенная наружу, при спорообразовании покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Составляет около 50% объема самой споры. Обладает гидрофобностью. Наружная стенка споры устойчива к воздействию ферментов. Она предохраняет спору от преждевременного прорастания.

Рис. 7. На фото спора с выростами. Ее сердцевина — покоящаяся вегетативная клетка.

Выросты на спорах

На некоторых спорах в процессе спорообразования образуются выросты. Они многообразны и специфичны. Этот признак для каждой бактерии наследственно закрепленен и постоянен. Выросты на спорах состоят в основном из белка. Аминокислоты белка сходны с таковыми у кератина и коллагена. Функция выростов на спорах окончательно еще не выяснена.

Рис. 8. Виды выростов на спорах: жгутики, трубки, ершиковидные палочки, широкие ленты, шипы, булавки, в виде оленьих рогов.

Рис. 9. На фото споры бактерий рода клостридиум. Выросты в виде трубок (1 и 5), выросты в виде жгутиков (2), лентовидные выросты(3), перистые выросты (4), споры, на поверхности которых имеются шипы (6).

Характеристика споры бактерий

В клетке, которая находится в спорообразном состоянии, отмечается:

• полная репрессия генома,
• почти полное отсутствие обмена веществ,
• снижение количества воды в цитоплазме на 50% (значительная потеря воды клеткой приводит к ее гибели),
• повышенное количество катионов кальция и магния в цитоплазме,
• появление дипиколиновой кислоты и кортекса, отвечающих за термостабильность,
• повышение количества белка цистеина и гидрофобных аминокислот,
• сохраняет жизнеспособность сотни лет.

Устойчивость спор

В процессе спорообразования спора покрывается оболочками — внешней оболочкой и кортексом. Они защищают спору от неблагоприятных условий внешней среды.

Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая отвечает за термостабильность. Внешняя оболочка предохраняет спору от преждевременного прорастания и негативных факторов внешней среды.

В спорообразном состоянии бактерия устойчива к повышенной температуре окружающей среды и высушиванию. Она способна выжить в растворах, с повышенным содержанием солей, перенести длительное кипячение и промораживание, радиацию и вакуум, ультрафиолетовое облучение. Спора проявляет устойчивость к целому ряду токсических веществ и дезинфицирующих препаратов.

Устойчивость спор патогенных бактерий во внешней среде способствует сохранению инфекции и развитию тяжелых инфекционных заболеваний.

Вид, форма и расположение спор у бактерий

Споры бактерий имеют овальную и шаровидную форму. Они могут располагаться на концах клетки (возбудители столбняка), ближе к центру (возбудители ботулизма и газовой гангрены) или в центральной части клетки (сибиреязвенная бацилла). Реже споры бактерий располагаются латерально.

Рис. 10. На фото терминальные эндоспоры C. difficile и Clostridium tetani.

Рис. 11. На фото центрально расположенные споры бактерий Bacillus cereus.

Рис. 12. На фото концевое расположение споры у бактерии Bacillus subtilis.

Колпачки на спорах

На спорах рода клостридиум и бациллюс в процессе спорообразования образуются колпачки. Они имеют конусовидную или серповидную форму и ячеистое строение. Ячейки напоминают мешочки, которые заполнены газообразным веществом. Они имеют форму палочек или овалов. Ячейки помогают споре сохранять в воде плавучесть. Даже при центрифугировании споры с колпачками невозможно осадить. Колпачки на спорах образуются у почвенных бактерий гидроморфных почв, которые сформировались в условиях застоя поверхностных вод или при наличии грунтовых вод.

Рис. 13. На фото колпачки на спорах — конусовидные (слева) и серповидные (справа).

Рис. 14. На фото строение колпачка споры бактерии. Видны отдельные газовые ячейки (вакуоли, мешочки) овальной формы.

В неблагоприятных условиях (повышение или понижение температуры, высушивание т.д.) большинство бактерий, которые могут находиться только в вегетативном («вегета» – жизнь) состоянии, погибает, но некоторые из них превращаются в споры – покоящиеся клетки . В споровом состоянии бактерии жизнеспособны, но не жизнедеятельны (состояние «анабиоза» – подавления жизни), они не нуждаются в питании, не способны размножаться. Способностью образовывать споры обладают почти исключительно палочковидные бактерии . В каждой бактериальной клетке образуется только одна спора. Споры необычайно устойчивы к воздействию температуры, например, споры возбудителя – тяжёлого пищевого отравления – ботулизма – выдерживают нагревание до 100 о С в течение 5-6 ч. Споры выносят высушивание, воздействие УФ-веществ и т.п. Такая исключительная устойчивость бактериальных спор к высоким температурам нередко является причиной порчи продуктов, подвергавшихся тепловой обработке (баночные консервы, жареные и вареные изделия). Термостойкость спор можно объяснить сравнительно невысоким содержанием свободной воды в их цитоплазме. Плотная многослойная оболочка хорошо защищает споры от проникновения вредных веществ. Споры бактерий могут сохранять жизнеспособность десятки и даже сотни лет. Попав в благоприятные условия, спора поглощает воду и набухает, её термоустойчивость снижается, возрастает активность ферментов, под воздействием которых растворяются оболочки, и спора прорастает в вегетативную клетку.

Порчу пищевых продуктов вызывают лишь вегетативные клетки бактерий. Поэтому необходимо знать условия, способствующие образованию спор и их прорастанию в вегетативные клетки, чтобы правильно выбрать способ обработки пищевых продуктов с целью предотвращения их порчи под влиянием бактерий.

3. Морфологические признаки плесневых грибов

Ø Грибы составляют большую группу организмов, которые выделены в отдельное царство Микота. В царство грибов входят микроскопические мицелиальные грибы (ранее называли их плесневыми).

Ø Их относят к растительным гетеротрофным организмам – эукариотам, лишённых хлорофилла . Тип грибов насчитывает свыше 100.000 видов. Представителями микроскопических мицелиальных грибов являются грибы родов Аспергиллус, Пенициллиум, (поражают зерно и муку, прессованные дрожжи, жиры, хлеб, мучные кондитерские изделия. Мукор (одноклеточные, поражают хлеб и мучные кондитерские изделия). Фузариум (поражают зерно, перезимовавшее в поле, поздние сорта пшеницы и ржи. Использование муки вызывает острое пищевое отравление. Они встречаются в опаре и тесте.

Ø Микроскопические грибы развиваются обычно на поверхности субстрата в виде пушистых, паутинообразных и ватообразных образований, а некоторые – в виде тонких налётов и плёнок. Одни грибы являются активными возбудителями порчи пищевых продуктов, товаров и материалов органического происхождения (бумага, древесина, ткани, кожевенные товары), другие используются в промышленности для изготовления сыров, получения органических кислот, ферментных препаратов, антибиотиков и т.д. Некоторые вызывают заболевания растений, человека и животных.

Строение грибов

Ø По строению клетки плесневые грибы принципиально не отличаются от клеток бактерий и дрожжей, но имеют одно, а иногда и несколько дифференцированных ядер. Клетки имеют сильно вытянутую форму и поэтому напоминают нити – гифы . Толщина их 1-15 мкм. Они сильно ветвятся, образую переплетающуюся массу – мицелий , или грибницу . Мицелий является телом плесневых грибов. Большая часть гиф развивается над поверхностью субстрата (воздушный мицелий), на которой располагаются органы размножения, а часть – в толщине субстрата (субстратный мицелий). Гифы у большинства мицелиальных грибов многоклеточные, в их клетках имеются поперечные перегородки – септы . Мицелиальные грибы не имеют жгутиков и относятся к неподвижным организмам.

Ø Характерной является способность плесневых грибов развиваться при низкой влажности субстрата – около 15%, в связи с чем они могут поражать сухофрукты, сухари, а из непродовольственных товаров – бумагу, кожу, пряжу и ткани, прочность которых при этом значительно снижается. Плесневые грибы могут развиваться и при минусовых температурах (до -8 о С), поэтому при длительном хранении мяса и рыбы температура не должна превышать -20 о С. Они активно поражают также товары, имеющие кислую среду (фрукты, квашеные овощи, сыры и др.)

4. Способы размножения плесневых грибов

Грибы размножаются бесполым и половым путём.

Ø Вегетативное (бесполое) размножение происходит: частями мицелия (любой кусочек или обрывок мицелия, попадая на питательный субстрат, может разрастаться и дать начало новой грибнице) или отдельными клетками оидия , образующимися в результате расчленения гиф на отдельные клетки, каждая из которых может развиться в новый мицелий.

Ø Наиболее типично для грибов размножение посредством спор . Споры образуются бесполым и половым путём.

Ø При бесполом способе размножения споры чаще образуются на особых гифах. У одних грибов такие споры образуются на вершине гиф, снаружи их (экзоспоры). Такие споры принято называть конидиями , а гифы, несущие на себе конидии, – конидиеносцами . Конидии располагаются на конидиеносцах поодиночке, группами, цепочками т.п.

Ø У других грибов споры образуются внутри особых клеток, развивающихся на концах гиф. Эти клетки, обычно округлой формы и довольно крупных размеров (до несколько микрон), называют спорангиями . Образующиеся в спорангиях в большом количестве споры (эндоспоры) называются спорангиоспорами , а гифы, несущие спорангии, – спорангиеносцами . Созревшие конидии осыпаются, а спорангии лопаются, и из них высыпаются споры, которые в благоприятных условиях прорастают.

Ø При половом размножении вначале происходит слияние двух многоядерных гиф мицелия, которые представляют собой обычно короткие образования с небольшим утолщением на концах. Затем происходит попарное слияние ядер. Заканчивается половое размножение образованием особых плодовых тел.

Ø Половые споры располагаются на пластинках или вместилищах – сумках.

Ø Грибы, способные размножаться половым путём, называют совершенными. Некоторые грибы вообще не размножаются половым путём. Их относят к несовершенным.

Ø Многие грибы при наступлении неблагоприятных условий способны образовывать покоящиеся стадии в виде так называемых склероциев и хламидоспор.

Ø Склероции представляют собой твёрдые, обычно тёмные образования из плотно переплетённых гиф; они бывают различной формы.

Ø Хламидоспоры (от греч. «хламидо» – плащ, защитное покрывало) представляют собой уплотнённые за счёт обезвоживания, покрытые толстой оболочкой отдельные участки гиф.

Они устойчивы к неблагоприятным условиям внешней среды, содержат мало воды, богаты запасными питательными веществами. Попадая в благоприятные для развития условия, они прорастают и образуют новый мицелий или органы спороношения.

5. Строение, форма, размеры дрожжей

Дрожжи относятся к эукариотным микроорганизмам. Они составляют группу одноклеточных неподвижных микроорганизмов, не имеющие настоящего мицелия. Они широко распространены в природе и очень часто встречаются в почве, на плодах, особенно перезрелых, и листьях растений. Многие дрожжи применяют в ряде производств – хлебопечении, виноделии, производстве спирта, пивоварении, получении заквасок и др. Дрожжи можно рассматривать как одомашненные микроорганизмы. С другой стороны, развитие дрожжей в пищевых продуктах может вызвать их порчу (вспучивание, изменение запаха и вкуса). Техническое значение дрожжей основано на их способности превращать сахар в этиловый спирт и углекислый газ . В связи с этим они издавна получили общее название сахарных грибов , или сахаромицетов . Дрожжи отличаются высоким содержанием белков и витаминов (В 1 , В 2 , В 6 , никотиновой кислоты) и поэтому некоторые из них находят применение как пищевой и кормовой продукт. Добавка 1т дрожжей в корм животных увеличивает привесы на 1-1,6 т, позволяет удешевлять откорм. В больших количествах производятся пекарские дрожжи. Выращивают их на отходах спиртовых производств, различных гидролизатах и даже на отдельных фракциях нефти, в частности парафинах.

По форме дрожжи могут быть овальными, яйцевидными, округлыми, лимоновидными, реже – цилиндрическими, треугольными, серповидными, стреловдными, колбовидными и т.д.

Размеры дрожжей варьируют у разных видов от 1.5 – 2 до 10 мкм в поперечнике и до 2 – 20 мкм (иногда до 50 мкм) в длину.

Строение их клетки сходно со строением клетки грибов. В каждой клетке имеется чётко отграниченное от цитоплазмы ядро. Клеточные структуры дрожжей выполняют те же функции, что и у грибов.

По своей природе следует различать две группы дрожжей:

Ø Культурные – дрожжи, культивируемые человеком для производственно-хозяйственных целей, обладающие высокой бродильной способностью, придающие пищевым продуктам особый вкус и аромат. Отдельные разновидности таких дрожжей называются расами; (сахаромицеты)

Ø Дикие – дрожжи, находящиеся в окружающей среде, вызывающие порчу пищевых продуктов за счёт глубокого окисления сахаров (до СО 2 и воды) и в придании продуктам несвойственных вкуса и запаха. Некоторые способны вызывать тяжёлые заболевания человека, поражая слизистые покровы, центральную нервную систему. В хлебопекарной промышленности и производстве некоторых мучных кондитерских изделий относятся микроорганизмов из рода (Кандида, Торулопсис). Снижают активность прессованных дрожжей, ухудшают их подъемную силу. Источниками обсеменения полуфабрикатов дикими дрожжами являются прессованные дрожжи, содержащие от 15 до 45% посторонних дрожжей, а также мука и молочная сыворотка.